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大跨径桥梁护栏的沿革与研究

作者:护栏支架 来源:www.360xibei.com 发表时间:2012-12-16 浏览:次  
摘要:我国大跨径桥梁防撞护栏形式的演变:水泥防撞墙、水泥钢护栏、钢结构防撞护栏、绳索护栏等。近年来一些大跨径桥梁(东海大桥、杭州湾跨海大桥、上海长江大桥、闵浦大桥、卢浦大桥等)防撞护栏均以钢结构护栏为主,沿着防撞护栏的发展足迹,深入探索新型的、节能的、环保的、“绿色”防撞护栏,这也是各类大跨径桥梁不可或缺的关键点,它的变革也为大跨径桥梁的发展提供了重要保障。
关键词:大跨径   钢结构  防撞护栏
 
1.引言
    护栏作为城市建设设施的安全屏障,越来越受到重视。体育场馆护栏、高层大厦的护栏、高架公路的护栏、道路机非、人非隔离护栏以及各种桥梁护栏等,都逐步纳入建设规范。其中桥梁的护栏,特别是大跨径跨江跨河跨海大桥防撞护栏的功能,已经成为设计人员关注的重点。
 
2.桥梁防撞护栏的沿革
2.1水泥防撞墙
   早期的桥梁防撞护栏,都以水泥防撞墙为主,现场浇注,施工技术含量低,对施工人员的技能要求较低,相对成本费用低等,但是随着道桥建设的不断发展,人们发现水泥防撞墙相较于其他防撞护栏有一定的局限性。
    1)重量重。立化水泥防撞墙按普通中空结构,其重量一般每米约为900kg,其重量长期对桥身的重压,使桥梁、桥身疲劳不堪,严重影响桥梁的使用寿命。
    2)通透性不佳。两个水泥防撞墙之间密不透风,招风面积大,遇大风或台风,易发生位移,同时水泥防撞墙表面颗粒物会受侵蚀,造成环境扬尘污染。更有洪水泛滥时,水泥防撞墙对有些桥梁造成致命性缺陷,经不起洪水冲击,造成垮陷。
    3)维修复杂。水泥防撞墙如有损坏,除了需要大功率起重设备外,维修时间长,作业面积大,影响运行率高。
2.2水泥钢护栏
    为了改进水泥防撞墙的缺陷,人们通过缩短水泥防撞墙的高度,五分之四用水泥,五分之一用钢管扶手,虽然对全水泥防撞墙的性能作了改进,增加了桥梁的美观度,但未从根本上消除水泥防撞墙重量重、通透性不佳、维修复杂的缺陷。
2.3钢结构防撞护栏
    钢结构桥梁防撞护栏是近年来随着城市发展而逐渐兴起的发展方向,在大跨径桥梁上它有诸多优势。
   1)重量轻。从东海大桥为例,其每公里为83吨,杭州湾大桥每公里为125吨,闵浦大桥每公里为80吨,平均每公里约为100吨,仅为水泥护栏的1/9。
   2)线型美观。钢结构护栏一般为螺栓连接,调整余地大,可以消除因为土建造成的落差缺陷,线型漂亮。
   3)色彩丰富。钢结构外涂装可以根据人文环境、地域习惯,选择色彩按照设计和业主要求随意配置。
   4)通透性好。水泥护栏每公里的受风压力比较大,而钢护栏则为其的1/3。
   5)维修方便。一旦护栏撞出损伤,钢护栏维修时间短,影响通行率很低,维修时间一般为当天完工。
   6)环保。一旦发生护栏损伤,换下来钢护栏可改制或修复利用,百年之后更可回炉,体现可持续发展的优势。
   7)二次反弹小。当高速疾驶的车辆失控撞墙后,钢护栏由于设计缓冲连接支架和钢管本身的变形,具有很大的吸收功,造成二次事故的故障率要小很多。
   8)阻隔性好。在横阻效果上,钢护栏阻隔能力优势已显现。2007年夏天东海大桥的一次事故中,防撞护栏和立柱先变形后延伸直至底脚螺钉拉出地面,事故车辆还是被拦在路面,起到了良好的保护作用。2009年上半年,长江隧桥基本完工,尚未通车,一辆施工用百吨级大吊车,总重量80吨,下坡时由于刹车油管爆裂,冲上护栏,该车最终被护栏安全地挡在桥上,使大桥护栏经受了实战的考验。
   9)钢结构护栏制件其精度要求高,工厂化生产保证现场一次安装成功。调整线形复杂,其生产厂家需有生产能力及管理经验才能进行生产制作。桥梁变形后会造成线型变化,热胀冷缩系数与桥梁不同步等。
2.4绳索护栏
   随着钢护栏的广泛应用,随着国家对钢护栏标准修订的基础,设计人员在钢护栏的基础上,正在探索绳索护栏的应用,绳索护栏的优点是制作简单,零件精度要求低,施工方便,维修时间更短,成本降低,撞出伤害小,二次事故率更低,与桥面热胀冷缩系数一致等。预计绳索护栏的成本将降低30%。
 
3.钢结构护栏的标准
   关于护栏的标准有很多,目前常用的标准为《公路交通安全设施设计细则》JTG/T D81-2006。常用路侧桥梁护栏按防撞等级可分为B、A、SB、SA、SS五级。常用中央分隔带桥梁护栏按防撞等级可分为Am、SBm、Sam三级。值得注意的是防撞护栏立柱的间距,防撞等级为SB、SA、SS的其立柱间距均小于1.5m,要求远远高于目前国内现有的大跨径桥梁的要求。
4.钢结构护栏的结构形式
目前国内钢结构护栏形式大致分为立柱+横梁,其中立柱有以下大类:
   1)板状结构:以杭州湾大桥为例,其边缘立柱为板状焊接件,其优点为立体感强,造型美观,钢性好;缺点为焊接点多,工艺复杂,自洁性差。
   2)框架型结构:同样以杭州湾大桥为例,其中间护栏采用板状+框架型钢管结构,以中间共同立柱形式,结构稳重,抗击性能好。
   3)箱型结构:以东海大桥和长江大桥为例,箱型护栏立柱优点为制作简单,线条简洁,自洁性好,最大优点是吸收功率作用大,以柔克刚。
    根据目前大桥的防撞功能,上述三种形式都经过实践和考验,防撞功能全部都满足大跨径桥梁工程的设计要求,但是从经济效益上以及从其载荷对桥梁影响来分析,由于箱型立柱配圆管是板型立柱的重量的3/5,另外从护栏自洁性好与差、吸收功强与弱……等综合性能考虑,东海大桥和长江隧桥的箱型立柱+圆管组合优势明显得多。
    国内钢结构护栏的另一个主要部分是横梁。目前国内大跨径桥梁,横梁均采用钢管,厚度一般在6-8毫米,形状一般采用圆管和方管。根据大量实践分析表明:
圆管的优点:自洁性好,漆膜受水时间短。二次变型量大吸收功强诸多优点,通透性好!
方管的优点:外观漂亮,有传统的江南木桥风格。
 
5.钢结构护栏的表面涂装
   大跨径桥梁的表面涂装面漆主要采用的方式有两种:
   1)聚胺脂面漆
   优点:成本低,价格便宜,维修时不必敲铲处理。可反复涂覆。
   缺点:粉化快,理论时间八年左右。
   2) 氟碳面漆
   优点:光泽亮丽。抗老化能力强,理论时间二十年以上。
   缺点:造价高,表面脆,安装时保护措施要求高。
 
6.钢结构护栏的材质
    2005年从东海大桥起国内大跨径桥梁一般采用Q345C或宝钢MDB350以上的低合金材料。实践证明,这些钢材对于防撞、抗低温及耐腐蚀的性能都能得到较大的满足,其中宝钢的MDB350材料采用低碳、控温控轧,具有低成本高性能的实用价值。
牌号
屈服强度
(MPa)
抗拉强度
(MPa)
断后伸长率
A%
-20℃冲击功
(J)
耐腐蚀性
Q345C
≥345
470—630
≥20
≥34
 
MDB350
≥350
≥470
≥23
≥40
Q235
≥235
375—500
≥26
≥27
7.钢结构护栏的连接方式
7.1螺栓直接连接:国内大部分方管采用横梁直接用螺栓连接立柱,优点是加工方便,缺点是硬连接,撞击损伤大。
7.2支架连接:用支架连接在横梁上连接立柱,虽然多了一道工序,但其缓冲功能大大提高,如长江大桥和东海大桥,是值得推广的好方式。
 
8.结语
    我国大跨径桥梁不断推陈出新,护栏的不同型式也各有千秋。在防撞功能确保的前提下,从可持续、环保、节能的角度来考虑应用,改进目前国内已有特大桥梁的护栏方式,已成为设计人员刻不容缓的重要课题。
 
参考文献:
[1]    《公路交通安全设施设计细则》.
桥梁护栏支架、铸铁护栏支架、护栏支架、泄水管、桥梁泄水管、铸铁泄水管 版权所有:衡水淞皓路桥工程有限公司 技术支持:
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